KR20200093365A - Pouch-type secondary battery and method for manufacturing the same - Google Patents

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KR20200093365A
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정원석
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Abstract

The present invention provides a pouch-type secondary battery capable of improving mechanical properties of a pouch-type secondary battery and a method of manufacturing the same. More particularly, the pouch-type secondary battery comprises: an electrode assembly; a lower cladding receiving the electrode assembly and including a pouch cladding with sealed edges, wherein the electrode assembly is placed on the pouch cladding; and a metal layer which includes a receiving portion accommodating at least a portion of the electrode assembly and includes an upper cladding covering the lower cladding, wherein each of the upper and lower claddings is a metal layer formed of different rigid metals and the pouch cladding has a sealed edge.

Description

파우치형 이차전지 및 이의 제조방법{Pouch-type secondary battery and method for manufacturing the same}Pouch-type secondary battery and method for manufacturing the same}

본 발명은 이차전지용 파우치의 강성을 유지하면서, 전지의 변형을 감소시킬 수 있는 파우치형 이차전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pouch-type secondary battery and a method of manufacturing the same, which can reduce deformation of the battery while maintaining the rigidity of the pouch for secondary batteries.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이차전지는 화학에너지와 전기에너지 간의 상호변환이 가역적이어서 충전과 방전을 반복할 수 있는 전지이다. 이차전지 파우치란 이차전지의 주요 구성물인 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 보호하는 다층 외장재(Laminated Film Case)를 가리킨다. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. A secondary battery is a battery capable of repeating charging and discharging because reciprocal conversion between chemical energy and electrical energy is reversible. The secondary battery pouch refers to a laminated film case that protects a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte, which are main components of a secondary battery.

일반적으로, 이차전지 파우치는 고분자층/금속층/고분자층의 다층 구조로 구성되며, 성형성, 열융착성, 내화학성(내전해질성/내부식성), 절연성, 기계적 강도, 산소 및 수분 차단성 등이 요구된다.In general, the secondary battery pouch is composed of a multi-layer structure of a polymer layer/metal layer/polymer layer, moldability, heat fusion resistance, chemical resistance (electrolyte resistance/corrosion resistance), insulation, mechanical strength, oxygen and moisture barrier properties, etc. Is required.

이차전지 파우치는 주로 리튬이온 폴리머 전지나 전기 이중층 커패시터의 외장재로 사용되고 있다. 특히 자동차용 전지나 ESS(Energy Storage System)용 전지로 사용하기 위해서는 10년 이상의 장기 내구성을 확보할 필요가 있다.Secondary battery pouches are mainly used as exterior materials for lithium ion polymer batteries or electric double layer capacitors. In particular, it is necessary to secure long-term durability of 10 years or more in order to be used as a battery for an automobile or an energy storage system (ESS).

이에 대한민국 공개특허 제2017-0101650호와 같이 파우치형 이차전지의 기계적 안정성을 향상시키기 위한 파우치 외장재에 대해 연구가 계속되고 있다.Accordingly, research on a pouch exterior material for improving the mechanical stability of a pouch-type secondary battery as in Korean Patent Publication No. 2017-0101650 is continuing.

본 발명의 한 측면은 이종의 금속층을 포함하는 이차전지용 파우치 외장재를 사용하여 기계적 특성이 증가된 파우치형 이차전지를 제공한다.One aspect of the present invention provides a pouch-type secondary battery having increased mechanical properties by using a pouch exterior material for a secondary battery including a heterogeneous metal layer.

본 발명의 다른 측면은 상기 파우치형 이차전지의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention provides a method of manufacturing the pouch type secondary battery.

본 발명의 일 견지에 따르면, 본 발명은 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 수용하고, 가장자리가 실링된 파우치 외장재를 포함하며, 상기 파우치 외장재는 전극조립체가 놓여지는 하부 외장재; 및 상기 전극조립체의 적어도 일부를 수용하는 수용부를 포함하고, 상기 하부 외장재를 커버하는 상부 외장재를 포함하며, 상기 상부 외장재 및 상기 하부 외장재는 각각 상이한 강성의 금속으로 형성된 금속층을 포함하며, 상기 파우치 외장재는 실링된 가장자리가 접힌 파우치형 이차전지를 제공한다.According to one aspect of the invention, the present invention is an electrode assembly; And a pouch exterior material receiving the electrode assembly and sealing the edge, wherein the pouch exterior material includes a lower exterior material on which the electrode assembly is placed; And an accommodating portion accommodating at least a portion of the electrode assembly, and including an upper casing covering the lower casing, wherein the upper casing and the lower casing each include metal layers formed of different rigid metals, and the pouch casing. Provides a pouch type secondary battery with a sealed edge folded.

본 발명의 다른 견지에 의하면, 본 발명은 하부 외장재에 전극조립체를 수용하는 단계; 상기 전극조립체를 수용하고 상기 하부 외장재를 커버하는 상부 외장재를 상기 하부 외장재와 실링하는 단계; 및 상기 실링된 가장자리를 접는 단계를 포함하며, 상기 상부 외장재 및 상기 하부 외장재는 각각 상이한 강성의 금속으로 형성된 금속층을 포함하는 파우치형 이차전지 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the invention, the present invention comprises the steps of receiving the electrode assembly in the lower exterior material; Sealing the upper exterior material that accommodates the electrode assembly and covers the lower exterior material with the lower exterior material; And folding the sealed edge, and the upper and lower casings each provide a pouch-type secondary battery manufacturing method comprising metal layers formed of different rigid metals.

본 발명에 의한 파우치형 이차전지는 전지의 기계적 특성을 향상시킬 수 있어, 전지 사용 시 전지의 형태 변형을 적게 할 수 있다. 그로 인해, 고용량 및 고에너지의 밀도를 가지는 전지를 개발할 수 있다.The pouch-type secondary battery according to the present invention can improve the mechanical properties of the battery, so that when using the battery, the shape of the battery can be reduced. Therefore, a battery having a high capacity and a high energy density can be developed.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 파우치형 이차전지의 가장자리가 접힌 모식도를 나타내며, 상단은 가장자리가 접힌 파우치형 이차전지의 정면도, 하단은 사시도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 상부 외장재 및 하부 외장재의 예시적인 단면도를 나타낸다.
1 is a schematic view showing a folded edge of a pouch-type secondary battery manufactured according to an embodiment of the present invention, and a top view of a pouch-type secondary battery with folded edges, and a bottom view of a perspective view.
Figure 2 shows an exemplary cross-sectional view of the top and bottom casing of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명은 이차전지용 파우치의 강성을 유지하면서, 전지의 변형을 감소시킬 수 있는 이차전지용 파우치 외장재를 포함하는 파우치형 이차전지를 제공한다.The present invention provides a pouch-type secondary battery including a pouch exterior material for a secondary battery capable of reducing deformation of the battery while maintaining the rigidity of the pouch for the secondary battery.

보다 상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 수용하고, 가장자리가 실링된 파우치 외장재를 포함하며, 상기 파우치 외장재는 전극조립체가 놓여지는 하부 외장재; 및 상기 전극조립체의 적어도 일부를 수용하는 수용부를 포함하고, 상기 하부 외장재를 커버하는 상부 외장재를 포함하며, 상기 상부 외장재 및 상기 하부 외장재는 각각 상이한 강성의 금속으로 형성된 금속층을 포함하며 상기 파우치 외장재는 실링된 가장자리가 접힌 파우치형 이차전지를 제공한다.More specifically, according to an embodiment of the present invention, the present invention is an electrode assembly; And a pouch exterior material receiving the electrode assembly and sealing the edge, wherein the pouch exterior material includes a lower exterior material on which the electrode assembly is placed; And an accommodating portion accommodating at least a part of the electrode assembly, and including an upper casing covering the lower casing, wherein the upper casing and the lower casing each include metal layers formed of different rigid metals, and the pouch casing is Provided is a pouch-type secondary battery with a sealed edge folded.

상기 전극조립체는 이차전지로 통상적으로 사용되는 것이라면, 제한되지 않으며, 예를 들어, 분리막을 경계로 음극과 양극의 각 전극 활물질이 코팅된 면이 대면하도록 교차 적층된 것이다.The electrode assembly is not limited, as long as it is commonly used as a secondary battery, and is, for example, cross-stacked so that the surfaces coated with the electrode active materials of the cathode and the anode face the separator.

한편, 상기 전극조립체는 실질적으로 전해액과 함께 상기 파우치에 수납되어 사용된다. 상기 전해액은 EC(ethylene carbonate), PC(propylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate)와 같은 유기 용매에 LiPF6, LiBF4와 같은 리튬염을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 전해액은 액체, 고체 또는 겔상일 수 있다.On the other hand, the electrode assembly is used to be stored in the pouch with substantially the electrolyte. The electrolyte may include lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 in organic solvents such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC). Can. Furthermore, the electrolyte may be liquid, solid or gel.

한편, 상기 상부 외장재 및 하부 외장재는 내부 수지층, 금속층 및 외부 수지층을 포함할 수 있으며, 각 층의 성분은 다음과 같다.Meanwhile, the upper and lower exterior materials may include an inner resin layer, a metal layer, and an outer resin layer, and components of each layer are as follows.

상기 내부 수지층은 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 또는 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 등의 폴리올레핀 또는 이들의 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 내부 수지층에 PE 또는 PP 등의 폴리올레핀 또는 이들의 공중합체를 사용하는 경우, 양호한 히트실링성, 방습성, 내열성 등의 이차전지용 파우치로서 요구되는 물성을 가질 뿐만 아니라 라미네이션 등의 가공성이 좋기 때문에 바람직하다. 상기 내부 수지층의 두께는 성형성, 절연성 및 내전해액성 등을 고려하여 40 내지 100㎛인 것이 바람직하고, 70 내지 90㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위를 만족하지 않는 경우 성형성, 절연성 및 내전해액성이 떨어지게 되는 문제점이 발생할 수 있다.The inner resin layer may be a polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP) or a copolymer thereof. When polyolefins such as PE or PP or copolymers thereof are used for the inner resin layer, it is preferable because it has not only the properties required for a secondary battery pouch such as good heat sealing, moisture resistance, and heat resistance, but also good processability such as lamination. Do. The thickness of the inner resin layer is preferably 40 to 100 μm, more preferably 70 to 90 μm in consideration of formability, insulation, and electrolyte resistance. If the above range is not satisfied, a problem in that formability, insulation, and electrolyte resistance may be deteriorated.

상기 금속층의 재질은 당 분야에서 사용하는 통상의 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 철(Fe), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni) 및 알루미늄(Al)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 또는 합금일 수 있다.As the material of the metal layer, a common one used in the art may be used, for example, selected from the group consisting of iron (Fe), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), and aluminum (Al). Can be one or more metals or alloys.

이 때, 상기 상부 외장재 및 하부 외장재에 사용되는 금속층은 강성이 상이한 금속으로 형성된 것이 바람직하며, 예를 들어, 상기 상부 외장재는 연질인 알루미늄으로 형성된 금속층을 포함하며, 상기 하부 외장재는 경질인 스테인리스 스틸로 형성된 금속층을 포함할 수 있다.At this time, it is preferable that the metal layer used for the upper facing material and the lower facing material is formed of a metal having different rigidity. For example, the upper facing material includes a metal layer formed of soft aluminum, and the lower facing material is hard stainless steel. It may include a metal layer formed of.

상기 하부 외장재로서 스테인리스 스틸은 오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계를 사용할 수 있으며, 비자성을 띠는 스테인리스 스틸도 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 예를 들어 SUS304, SUS430, SUS316 등이 사용될 수 있다. As the lower exterior material, stainless steel may be austenite-based, ferrite-based, martensitic-based, and non-magnetic stainless steel may be used, but is not limited thereto. For example, SUS304, SUS430, SUS316, etc. may be used. Can.

상기 상부 외장재로서 알루미늄은 알루미늄 박을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 상기 알루미늄 박에 연성을 더욱 부여시키기 위해, 철이 함유된 알루미늄 박을 사용할 수 있다. 상기 철을 함유하는 알루미늄 박에 있어서, 철의 함량은 전체 알루미늄 박의 중량 100에 대하여, 바람직하게는 0.1 내지 9.0중량%를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는, 0.5 내지 2.0 중량%를 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 박의 철의 함유량이 0.1 중량% 미만이 되면, 철을 포함함으로 획득될 수 있는 연성화 정도가 충분하지 않으며, 9.0 중량%를 초과하여 함유하게 되면 성형성이 떨어지는 문제점이 발생한다.As the upper exterior material, aluminum may use an aluminum foil, and more preferably, an aluminum foil containing iron may be used to further impart ductility to the aluminum foil. In the aluminum foil containing iron, the content of iron may include 0.1 to 9.0% by weight, and more preferably 0.5 to 2.0% by weight, based on 100 weight of the total aluminum foil. Can. When the iron content of the aluminum foil is less than 0.1% by weight, the degree of ductility that can be obtained by containing iron is insufficient, and when it exceeds 9.0% by weight, moldability is deteriorated.

상기 상부 외장재 및 하부 외장재에 사용되는 금속층은, 강성이 낮은 금속층이, 강성이 높은 금속층에 비해 두꺼운 것이 바람직하다. 예를 들어 강성이 낮은 금속층으로 알루미늄을 사용하고, 강성이 높은 금속층으로 스테인리스스틸을 사용할 경우, 상기 알루미늄 금속층의 두께는 40㎛이고, 스테인리스스틸 금속층의 두께는 20 내지 40㎛ 미만일 수 있다. 즉, 강성이 높은 금속층을 얇은 두께로 사용함으로써, 종래 셀과 같은 강성을 획득할 수 있다.It is preferable that the metal layer used for the upper and lower exterior materials is a metal layer having a low rigidity, and a thicker layer than a metal layer having a high rigidity. For example, when aluminum is used as the metal layer having low rigidity and stainless steel is used as the metal layer having high rigidity, the thickness of the aluminum metal layer may be 40 μm, and the thickness of the stainless steel metal layer may be less than 20 to 40 μm. That is, by using a metal layer having a high stiffness with a thin thickness, stiffness as in a conventional cell can be obtained.

반면, 강성이 높은 금속층의 두께가 강성이 낮은 금속층의 두께에 비해 두꺼운 경우 도 1과 같이 가장자리를 접는 것이 어려울 수 있으며, 강성이 높은 금속층의 두께가 강성이 낮은 금속층의 두께에 비해 얇은 경우 균일한 이차전지용 파우치를 생산하는 것이 어려우며 접힌 형상을 유지하는 것이 어려울 수 있다. On the other hand, when the thickness of the metal layer having high stiffness is thick compared to the thickness of the metal layer having low stiffness, it may be difficult to fold the edge as shown in FIG. 1, and the thickness of the metal layer having high rigidity is thin compared to the thickness of the metal layer having low rigidity. It is difficult to produce a pouch for a secondary battery and it can be difficult to maintain a folded shape.

나아가, 상기 상부 및 하부 외장재에 사용되는 각 금속층은, 내부 수지층과의 접착성 향상을 위해, 표면을 에칭 또는 탈지를 실시하는 것이 가능하나, 공정 속도의 절감을 위하여는 생략할 수 있다. Further, each metal layer used for the upper and lower exterior materials may be etched or degreased to improve the adhesion with the inner resin layer, but may be omitted to reduce process speed.

상기 금속층의 두께는 가공성, 산소 및 수분 차단 특성 등을 고려하여 10 내지 100㎛인 것이 바람직하며, 30 내지 50㎛인 것이 더욱 바람직하다.The thickness of the metal layer is preferably 10 to 100 μm, more preferably 30 to 50 μm, taking into account processability, oxygen and moisture barrier properties, and the like.

상기 외부 수지층은 제1 외부 수지층 및 제2 외부 수지층으로 이루어 질 수 있으며, 제1 외부 수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프타레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 공중합 폴리에스테르, 폴리카보네이트 등의 폴리에스테르 또는 나일론 등으로 된 필름을 사용하는 것이 바람직하며, 파열강도, 내핀홀성, 가스차단성 등이 뛰어날 뿐만 아니라 내열성, 내한성 및 기계적 강도가 우수한 나일론 필름을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. The outer resin layer may be made of a first outer resin layer and a second outer resin layer, and the first outer resin layer is polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, copolymerized poly It is preferable to use a film made of polyester or nylon, such as ester or polycarbonate, and it is more preferable to use a nylon film having excellent burst strength, pinhole resistance, and gas barrier properties, as well as excellent heat resistance, cold resistance and mechanical strength. Do.

상기 나일론 필름의 구체적인 예로서는 폴리아미드 수지, 즉 나일론6, 나일론66, 나일론6과 나일론66과의 공중합체, 나일론 610, 메타자일렌다이아민 (MXD6) 등의 필름을 들 수가 있다. Specific examples of the nylon film include polyamide resins, that is, films such as nylon 6, nylon 66, a copolymer of nylon 6 and nylon 66, nylon 610, and metaxylenediamine (MXD6).

상기 제1 외부수지층을 적층하는 경우, 적층된 제1 외부 수지층의 두께는 10 내지 30㎛인 것이 바람직하며, 12 내지 25㎛인 것이 특히 바람직하다. 상기 제1 외부 수지층의 두께가 10㎛ 미만이면 물리적 특성이 떨어져 쉽게 찢어지게 되고, 30㎛를 초과하면 성형성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.When laminating the first outer resin layer, the thickness of the stacked first outer resin layer is preferably 10 to 30 μm, and particularly preferably 12 to 25 μm. When the thickness of the first outer resin layer is less than 10 μm, physical properties are easily deteriorated, and when it exceeds 30 μm, moldability is deteriorated.

나아가, 외부충격 및 환경으로부터 배터리를 보호하기 위해 상기 제1 외부 수지층 상에 제2 외부 수지층을 형성할 수 있다. 상기 제2 외부 수지층으로서는 외장재로 통상적으로 사용하는 것이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 제2 외부 수지층은 제1 외부 수지층과 마찬가지로 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프타레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 공 중합 폴리에스테르, 폴리카보네이트 등의 폴리에스테르 또는 나일론 등으로 된 필름을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 PET를 사용할 수 있다. 상기 제2 외부 수지층의 두께는 성형성, 절연성 등을 고려하여 5 내지 30㎛인 것이 바람직하고, 10 내지 20㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위를 만족하지 않는 경우 성형성, 절연성이 떨어지게 되는 문제점이 발생할 수 있다.Furthermore, a second outer resin layer may be formed on the first outer resin layer to protect the battery from external impact and environment. The second outer resin layer may be used without particular limitations as long as it is commonly used as an exterior material. The second outer resin layer, like the first outer resin layer, polyester or nylon, such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, co-polymerized polyester, polycarbonate, etc. It is preferable to use a film of the like, and more preferably, PET can be used. The thickness of the second outer resin layer is preferably 5 to 30 µm, more preferably 10 to 20 µm in consideration of moldability and insulation. If the above range is not satisfied, a problem that moldability and insulation may be deteriorated may occur.

나아가, 상기 내부 수지층 및 금속층 사이, 상기 금속층 및 제1 외부 수지층 사이, 상기 제1 외부 수지층 및 제2 외부 수지층 사이에 각 층을 접착시키기 위한 접착층을 형성할 수 있으며, 예를 들어 폴리우레탄계 또는 폴리올레핀계 접착층을 형성할 수 있다. Furthermore, an adhesive layer for bonding each layer between the inner resin layer and the metal layer, between the metal layer and the first outer resin layer, and between the first outer resin layer and the second outer resin layer may be formed, for example A polyurethane-based or polyolefin-based adhesive layer may be formed.

또한, 상기 접착층은 전지 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 열전도율이 높은 흑연, 탄소 섬유, 카본 블랙, 탄소 필러로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방열 필러를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition, the adhesive layer may include at least one heat dissipation filler selected from the group consisting of graphite, carbon fibers, carbon black, and carbon fillers having high thermal conductivity to dissipate heat generated inside the battery to the outside, but is not limited thereto. Does not.

한편, 상기 상부 및 하부 외장재 중 어느 하나의 외장재에 전극조립체를 수용할 수 있는 수용부를 형성할 수 있으며, 상기 수용부의 깊이는 수용되는 전극조립체의 크기에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 하부 외장재는 수용부가 없으며, 상부 외장재에만 전극조립체를 수용하는 수용부가 형성될 수 있다. On the other hand, it is possible to form a receiving portion capable of accommodating the electrode assembly in any one of the upper and lower sheathing material, the depth of the receiving portion may vary depending on the size of the electrode assembly to be accommodated. For example, the lower sheathing material has no receiving portion, and a receiving portion for receiving the electrode assembly may be formed only in the upper facing material.

나아가, 상기 상부 외장재 및 하부 외장재에 모두 수용부가 형성될 경우, 강성이 낮은 금속으로 형성된 금속층을 포함하는 외장재가 성형하기 더욱 쉽기 때문에, 강성이 낮은 금속으로 형성된 금속층을 포함하는 외장재의 수용부 깊이는, 강성이 높은 금속으로 형성된 금속층을 포함하는 외장재의 수용부 깊이에 비해 깊은 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 강성이 낮은 금속으로 형성된 금속층을 포함하는 외장재의 수용부 깊이는, 상기 강성이 높은 금속으로 형성된 금속층을 포함하는 외장재의 수용부 깊이의 100 내지 500%일 수 있다. Furthermore, when the housing is formed on both the upper and lower exterior materials, since the exterior material including the metal layer formed of a metal having low rigidity is more easily molded, the depth of the accommodation portion of the exterior material including the metal layer formed of a metal having low rigidity is , It is preferable that the depth compared to the depth of the receiving portion of the exterior material including a metal layer formed of a metal with high rigidity. For example, the depth of the receiving portion of the exterior material including the metal layer formed of the metal having low rigidity may be 100 to 500% of the depth of the receiving portion of the exterior material including the metal layer formed of the metal having high rigidity.

강성이 낮은 금속으로 형성된 금속층을 포함하는 외장재의 수용부 깊이가 강성이 높은 금속으로 형성된 금속층을 포함하는 외장재의 수용부 깊이의 100% 미만인 경우 이차전지의 에너지 밀도가 낮아지는 문제가 있으며, 500%를 초과하는 경우 포밍 가공 시 잔류응력으로 인해 파우치의 형상이 틀어질 수 있는 문제가 생길 수 있다. When the depth of the receiving portion of the exterior material including the metal layer formed of a metal having low rigidity is less than 100% of the depth of the receiving portion of the exterior material including a metal layer formed of a high rigidity metal, the energy density of the secondary battery is lowered, and 500%. If it exceeds, a problem may occur that the shape of the pouch is distorted due to residual stress during forming.

나아가, 상기 파우치형 이차전지는 도 1과 같이 파우치 외장재의 가장자리 부분을 접을 수 있으며, 상기와 같이 가장자리가 접히는 경우 강성이 높은 금속층을 포함하는 외장재가 외측에 위치하도록 가장자리를 접는 것이 바람직하다.Furthermore, the pouch-type secondary battery may fold the edge portion of the pouch exterior material as shown in FIG. 1, and when the edge is folded as described above, it is preferable to fold the edge so that the exterior material including a high-stiffness metal layer is located outside.

강성이 높은 금속층을 포함하는 외장재가 외측에 위치하면, 파우치 외장재의 가장자리를 한번 접은 후에는 파우치형 이차전지의 형태가 일정하게 유지될 수 있으며, 형태 변형을 방지하기 위해 파우치 외장재의 볼록한 부분 및 접힌 가장자리를 접착제로 접착할 필요가 없다.When the exterior material including the metal layer having high rigidity is located outside, the shape of the pouch-type secondary battery may be kept constant after folding the edge of the exterior pouch exterior material, and the convex portion and the folded portion of the exterior pouch exterior material are prevented to prevent shape deformation. There is no need to glue the edges.

가장자리를 접는 정도는, 제한되지 않으나, 배터리의 공간이 효율적이 되게 접는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 가장자리를 90도가 되도록 접어 파우치 외장재의 볼록한 부분에 가장자리가 부착되도록 접을 수 있으며, 상기 가장자리를 180도 접는 경우에는 90도가 되도록 한번 더 접을 수 있다.The degree of folding the edge is not limited, but it is desirable to fold the battery space efficiently. For example, the edge can be folded to be 90 degrees so that the edge is attached to the convex portion of the pouch exterior material, and when the edge is folded 180 degrees, it can be folded once more to be 90 degrees.

나아가, 강성이 높은 금속층을 포함하는 외장재가 외측에 위치하면, 전지의 기계적 특성이 향상되어 전지의 형태 변형을 방지할 수 있으므로, 내부의 전지에서 발생하는 가스로 인해 파우치가 부풀어 오르는 스웰링(swelling) 현상을 방지할 수 있다.Furthermore, when the exterior material including the metal layer having high rigidity is located outside, the mechanical properties of the battery can be improved to prevent the shape deformation of the battery, and thus the swelling of the pouch is swollen due to the gas generated from the battery inside. ) Can prevent the phenomenon.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 하부 외장재에 전극조립체를 수용하는 단계; 상기 전극조립체를 수용하고 상기 하부 외장재를 커버하는 상부 외장재를 상기 하부 외장재와 실링하는 단계; 및 상기 실링된 가장자리를 접는 단계를 포함하며, 상기 상부 외장재 및 상기 하부 외장재는 각각 상이한 강성의 금속으로 형성된 금속층을 포함하는 파우치형 이차전지 제조 방법을 제공한다. In another embodiment of the present invention, the present invention comprises the steps of receiving the electrode assembly in the lower exterior material; Sealing the upper exterior material that accommodates the electrode assembly and covers the lower exterior material with the lower exterior material; And folding the sealed edge, and the upper and lower casings each provide a pouch-type secondary battery manufacturing method comprising metal layers formed of different rigid metals.

상기 상부 외장재 및 하부 외장재를 실링하는 단계에서, 상기 실링은 접착제에 의한 실링일 수 있으나, 열을 가하여 실링시킨 경우가 박리 응력에 대한 내성을 높일 수 있으므로, 열에 의한 실링이 바람직하다.In the step of sealing the upper facing material and the lower facing material, the sealing may be sealing by an adhesive, but sealing by heat is preferable since sealing by applying heat may increase resistance to peeling stress.

상기 열에 의한 실링은 이차전지에 사용되는 각 소재들의 특성을 고려한 온도로 수행될 수 있다. Sealing by heat may be performed at a temperature in consideration of characteristics of each material used in the secondary battery.

나아가, 상기 실링된 가장자리를 접는 단계는 강성이 높은 금속층을 포함하는 외장재가 외측에 위치하도록 수행하는 것이 바람직하다. 상기에 언급한 바와 같이 상성이 높은 금속층이 외측에 위치하게 되면, 파우치 외장재의 가장자리를 한번 접은 후에는 파우치형 이차전지의 형태가 일정하게 유지될 수 있으며, 형태 변형을 방지하기 위해 파우치 외장재의 볼록한 부분 및 접힌 가장자리를 접착제로 접착할 필요가 없고, 스웰링(swelling) 현상을 방지할 수 있기 때문이다.Furthermore, the step of folding the sealed edge is preferably performed so that the exterior material including the metal layer having high rigidity is located outside. As mentioned above, when the metal layer having high compatibility is located on the outside, the shape of the pouch type secondary battery may be kept constant after folding the edge of the pouch exterior material once, and the convexity of the pouch exterior material to prevent shape deformation This is because it is not necessary to bond the part and the folded edge with an adhesive, and swelling can be prevented.

나아가, 스웰링 현상이 발생할 경우, 상대적으로 약한, 강성이 낮은 금속층을 포함하는 외장재에서 스웰링이 일어나게 되므로, 문제되는 이차전지를 검출하는데 유용할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 이차전지 제조 시 스웰링을 감지하는 센서를 알루미늄을 금속층으로 포함하는 외장재에만 부착해도 스웰링 현상을 감지할 수 있다. Furthermore, when a swelling phenomenon occurs, swelling occurs in an exterior material including a relatively weak, low-stiffness metal layer, and thus may be useful for detecting a problem secondary battery. For example, the swelling phenomenon can be detected even when the sensor for sensing swelling is attached only to an exterior material including aluminum as a metal layer when manufacturing the secondary battery of the present invention.

따라서, 본 발명에 따르면, 본 발명은 고용량 및 고에너지 밀도를 갖는 전지 개발이 가능하게 되며, 이차전지의 스웰링 현상이 억제될 수 있어 이차전지의 사용기간 동안 전지의 형태 변형을 방지할 수 있는 파우치형 이차 전지 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다.Therefore, according to the present invention, the present invention enables the development of a battery having a high capacity and a high energy density, and the swelling phenomenon of the secondary battery can be suppressed, thereby preventing the deformation of the shape of the battery during the use period of the secondary battery. It is possible to provide a pouch-type secondary battery and a method for manufacturing the same.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are only examples for helping the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example

제조예 1: 이종의 금속을 포함하는 파우치 외장재의 제조Production Example 1: Preparation of a pouch exterior material containing different types of metal

<상부 외장재 제조><Manufacturing of upper exterior materials>

폴리프로필렌으로 형성된 내부 수지층의 일면에 알루미늄으로 형성된 금속층을 접착하였다. 그 다음 상기 금속층 상에 제1 외부 수지층으로써 나일론 필름을 적층하고, 상기 제1 외부 수지층 상에 제2 외부 수지층으로써 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 적층하여 상부 외장재를 제조하기 위한 다층 필름을 제조하였다.A metal layer formed of aluminum was adhered to one surface of the inner resin layer formed of polypropylene. Then, a nylon film is laminated on the metal layer as a first outer resin layer, and a polyethylene terephthalate (PET) is laminated on the first outer resin layer as a second outer resin layer to produce a multilayer film for manufacturing an upper exterior material. It was prepared.

상기 내부 수치층 및 금속층 사이, 상기 금속층 및 제1 외부 수지층 사이, 상기 제1 외부 수지층 및 제2 외부 수지층 사이에 각 층을 접착시키기 위한 접착층으로써 폴리우레탄을 사용하였다.Polyurethane was used as an adhesive layer for adhering each layer between the inner numerical layer and the metal layer, between the metal layer and the first outer resin layer, and between the first outer resin layer and the second outer resin layer.

상기 제조된 다층 필름을 성형하여, 전극조립체의 수용부가 존재하는 상부 외장재를 제조하였다. 이때, 상부 외장재의 수용부 깊이는 4~10mm였다.The multi-layer film produced above was molded to prepare an upper exterior material in which the receiving portion of the electrode assembly is present. At this time, the depth of the receiving portion of the upper exterior material was 4-10 mm.

<하부 외장재의 제조><Production of lower exterior material>

하부 외장재를 제조함에 있어서, 금속층으로 스테인리스 스틸을 사용하고, 수용부의 깊이를 2~4mm로 한 것을 제외하고는 상기 상부 외장재를 제조하는 방법과 동일하게 하부 외장재를 제조하였다. In manufacturing the lower facing material, a lower facing material was manufactured in the same manner as the method for manufacturing the upper facing material, except that stainless steel was used as the metal layer and the depth of the receiving portion was 2 to 4 mm.

제조예 2: 파우치형 이차 전지의 제조Production Example 2: Preparation of pouch type secondary battery

제조예 1에서 제조된 상부 외장재 및 하부 외장재를 사용하여 이차 전지를 제조하였다. A secondary battery was manufactured using the upper and lower exterior materials prepared in Production Example 1.

이 때, 상기 하부 외장재의 수용부에 전극 조립체를 놓고, 상기 상부 외장재로 상기 하부 외장재를 커버하였다.At this time, an electrode assembly was placed in the receiving portion of the lower exterior material, and the lower exterior material was covered with the upper exterior material.

그 후, 상기 상부 외장재와 상기 하부 외장재가 접착이 되도록 판을 이용하여 130~220℃에서 3~10초 동안 열 접착을 수행하였다. Thereafter, heat bonding was performed at 130 to 220° C. for 3 to 10 seconds using a plate so that the upper and lower exterior materials were adhered.

그 다음, 상부 외장재와 하부 외장재가 열 접착된 후에 도 1과 같이 접착 부분의 가장자리를 접어 상기 하부 외장재가 외측에 위치하도록 제조하였다. Then, after the upper facing material and the lower facing material were thermally bonded, the edges of the adhesive portion were folded as shown in FIG. 1 so that the lower facing material was positioned outside.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of rights of the present invention is not limited thereto, and it is possible that various modifications and variations are possible without departing from the technical spirit of the present invention as set forth in the claims. It will be apparent to those of ordinary skill in the field.

10: 외부 수지층
20, 40: 접착층
30: 금속층
50: 내부 수지층
10: outer resin layer
20, 40: adhesive layer
30: metal layer
50: inner resin layer

Claims (8)

전극조립체; 및
상기 전극조립체를 수용하고, 가장자리가 실링된 파우치 외장재를 포함하며,
상기 파우치 외장재는 전극조립체가 놓여지는 하부 외장재; 및 상기 전극조립체의 적어도 일부를 수용하는 수용부를 포함하고, 상기 하부 외장재를 커버하는 상부 외장재를 포함하며, 상기 상부 외장재 및 상기 하부 외장재는 각각 상이한 강성의 금속으로 형성된 금속층을 포함하며,
상기 파우치 외장재는 실링된 가장자리가 접힌, 파우치형 이차전지.
Electrode assembly; And
Accommodating the electrode assembly, and includes a pouch exterior material with an edge sealed,
The pouch exterior material includes a lower exterior material on which the electrode assembly is placed; And an accommodating portion accommodating at least a portion of the electrode assembly, and including an upper casing covering the lower casing, wherein the upper casing and the lower casing each include metal layers formed of different rigid metals,
The pouch exterior material is a sealed edge folded, pouch-type secondary battery.
제1항에 있어서, 상기 금속층은 상기 금속층은 철(Fe), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 또는 합금인, 파우치형 이차전지.
The pouch of claim 1, wherein the metal layer is one or more metals or alloys selected from the group consisting of iron (Fe), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), and aluminum (Al). Type secondary battery.
제1항에 있어서, 상기 하부 외장재의 금속층은 상기 상부 외장재의 금속층에 비해 높은 강성의 금속으로 형성된, 파우치형 이차전지.
The pouch type secondary battery of claim 1, wherein the metal layer of the lower exterior material is formed of a metal having a higher rigidity than the metal layer of the upper exterior material.
제1항에 있어서, 상기 하부 외장재의 금속층은 스테인리스 스틸이고, 상기 상부 외장재의 금속층은 알루미늄 또는 철 함유 알루미늄인, 파우치형 이차전지.
The pouch-type secondary battery according to claim 1, wherein the metal layer of the lower exterior material is stainless steel, and the metal layer of the upper exterior material is aluminum or iron-containing aluminum.
제1항에 있어서, 상기 파우치 외장재는 강성이 높은 금속층을 포함하는 외장재가 외측에 위치하도록 가장자리가 접힌, 파우치형 이차전지.
The pouch type secondary battery according to claim 1, wherein the pouch case has a folded edge so that an exterior material including a metal layer having high rigidity is positioned outside.
하부 외장재에 전극조립체를 수용하는 단계;
상기 전극조립체를 수용하고 상기 하부 외장재를 커버하는 상부 외장재를 상기 하부 외장재와 실링하는 단계; 및
상기 실링된 가장자리를 접는 단계를 포함하며,
상기 상부 외장재 및 상기 하부 외장재는 각각 상이한 강성의 금속으로 형성된 금속층을 포함하는, 파우치형 이차전지 제조 방법.
Receiving an electrode assembly in the lower exterior material;
Sealing the upper exterior material that accommodates the electrode assembly and covers the lower exterior material with the lower exterior material; And
And folding the sealed edge,
The upper exterior material and the lower exterior material each comprises a metal layer formed of a different rigid metal, pouch type secondary battery manufacturing method.
제6항에 있어서, 상기 실링은 열에 의해 수행되는, 파우치형 이차 전지 제조 방법.
The method of claim 6, wherein the sealing is performed by heat.
제6항에 있어서, 상기 실링된 가장자리를 접는 단계는 강성이 높은 금속층을 포함하는 외장재가 외측에 위치하도록 가장자리를 접는, 파우치형 이차전지 제조 방법.The method of claim 6, wherein the step of folding the sealed edge folds the edge so that the exterior material including the metal layer having high rigidity is positioned outside.
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